铁铝金属间化合物及其涂层制备的研究进展

摘要

铁铝金属间化合物凭借其较高的高温抗蠕变能力、良好的耐磨性、抗高温氧化和硫化等优点得到了广泛关注,但其具有B2、DO3和A2三种晶体结构,晶型难以准确控制,且DO3结构在室温下脆性高,给制备和加工带来困难.这些缺点极大地限制了铁铝金属间化合物在工业中的应用.本文总结了包括传统熔铸法和粉末冶金法等常见的铁铝金属间化合物块体材料的制备方法,并重点介绍了近年来发展起来的增材制造法和冷喷涂、热喷涂等涂层制备方法.同时,针对涂层材料中铁铝两相的反应控制这一关键问题,本文聚焦如何预判铁铝涂层界面反应中原位生成的铁铝金属间化合物的化合反应发生顺序的研究现状,分析对比了两种预判方法——相图法和焓变值计算法.其中,相图只能表征热平衡状态下的相分布,各相区域代表该温度、成分条件下所能获得的最终产物,局限性大,较难准确预测实际热处理过程中铁铝金属间化合物的出现顺序和种类.通过从热力学角度进行焓变值计算,结合Kirchhoff公式,可计算并绘制常见铁铝金属间化合物的焓变值-温度曲线,进而分析铁铝金属间化合物的反应发生顺序.焓变值计算法的理论结果与已报道的实验结果具有较高的一致性,弥补了相图法的不足,对制备特定的铁铝金属间化合物具有十分重要的指导意义.